Скольжения поверхностей

Подшипники скольжения, вращающиеся вместе с деталями, в которые они поставлены (см., например, рис. 9.1,6, в), также смазывают жидким маслом. Для подвода масла в деталях делают несколько поперечных

Подшипники скольжения, выполненные для каждой опоры в виде от-

Подшипники скольжения, вращающиеся вместе с деталями, в которые они

§ 12.2. Подшипники скольжения

Подшипники скольжения, независимо от направления действующих усилий, состоят из двух основных частей: корпуса и рабочего элемента — вкладыша, взаимодействующего с цапфой вала (оси) и обеспечивающего ему подвижность. Применение вкладышей позволяет изготовлять корпусные детали из дешевых, недефицитных

По принципу работы различают подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности, и подшипники качения, в которых между поверхностью вращающейся детали и опорной поверхностью расположены тела качения.

§13.1. Подшипники скольжения

Подшипники, работающие по принципу трения скольжения, называются подшипниками скольжения.

§ 40.1. Подшипники скольжения

Подшипники скольжения в большинстве случаев состоят из двух основных элементов: корпуса и вкладыша из антифрикционного материала. Достоинствами подшипников скольжения являются сравнительно малые размеры в радиальном направлении, слабая чувствительность к толчкам и ударам, довольно большая долговечность при жидкостном трении рабочих поверхностей. К недостаткам таких подшипников можно отнести сравнительно низкий к. п. д. при нежидкостном трении, большие размеры в осевом направлении и значительный расход смазки.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки различают подшипники скольжения: радиальные, служащие для восприятия радиальных нагрузок; упорные, или подпятники, воспринимающие осевые нагрузки; радиально-упорные, предназначенные для восприятия одновременно радиальных и осевых нагрузок.

При соприкосновении двух поверхностей контакт происходит не по всей площади, а лишь на относительно небольшом числе выступов шероховатостей. В результате скольжения поверхностей друг относительно друга неровности одной поверхности стирают неровности противоположной и образуется гладкий след. Если эта поверхность металлическая, то здесь сразу же адсорбируется газ или происходит ее окисление. Последующие перемещения шероховатостей стирают пленку оксида; они могут и механически активировать реакцию адсорбции кислорода на металле и образования оксида, который, в свою очередь, также стирается (рис. 7.20). Это химическая составляющая разрушения при фреттинге. Кроме того, шероховатости вызывают определенный износ, удаляя частички металла. Это механическая составляющая. Оторвавшиеся частицы металла превращаются в оксид, и поверхность металла через некоторое время начинает истираться о движущиеся частицы в большей степени, чем о противоположную поверхность (в результате низкое вначале электрическое сопротивление между поверхностями становится высоким).

Сухое трение. Если два тела соприкасаются своими поверхностями под некоторым давлением и если по направлению, касательному к ним, приложить лишь небольшую силу, то никакого скольжения поверхностей не будет (рис. 94). Для того чтобы началось скольжение, сила должна иметь значение больше некоторого минимального значения. Следовательно, при соприкосновении тел под некоторым давлением между их поверхностями возникают силы, препятствующие их скользящему движению, которые обусловливают трение покоя. Скольжение начинается после того, как внешняя тангенциальная сила превзошла определенное значение. Таким образом, сила трения покоя FnOK изменяется от нуля до некоторого максимального значения F™OK и равна внешней силе, которая приложена к телу.

затормозить ее. В обоих случаях явление заноса при попытке быстрого разгона или торможения может привести к плачевным результатам. Но даже если ничего подобного не произошло, быстрого разгона или торможения все равно не получится. Дело в том, что трение скольжения при увеличении относительной скорости скольжения поверхностей в большинстве случаев несколько уменьшается в сравнении с максимальным трением покоя. Поэтому при проскальзывании колеса максимально возможная сила разгона или торможения меньше, чем когда оно отсутствует. Следовательно, наиболее быстрый разгон и торможение возможны лишь при отсутствии проскальзывания колес. Опытный водитель всегда чувствует состояние сцепления колес с дорогой и никогда не допускает проскальзывания колес.

Важной характеристикой соединения является степень относительной подвижности соединяемых деталей, иными словами, возможность относительного скольжения поверхностей соприкосновения. В том случае, когда относительное скольжение отсутствует, соединение называется неподвижным. Именно такие соединения служат для образования составных звеньев.

Подобное строение адсорбционного монослоя позволяет легко понять очень сильное (в 10 и более раз) понижение коэффициента трения при образовании этого слоя на твердых поверхностях, тем более сильное, чем длиннее соответствующая молекула. Действительно, ориентированные параллельно друг другу цепи молекул как бы скрепляются силами молекулярного притяжения, что обеспечивает необходимую прочность всего слоя, позволяющую ему выдерживать, не продавливаясь, нагрузку (силу давления), развивающуюся между соприкасающимися телами. Однако при большой длине цепей они способны несколько наклоняться под влиянием начинающегося скольжения поверхностей, разделенных такими слоями, а также несколько изгибаться. Благодаря этому скольжение может облегчаться по сравнению со скольжением несмазанных поверхностей.

Хотя расклинивающее давление выражается не такими высокими цифрами, как грузоподъемность смазочной пленки в процессе скольжения поверхностей (см. выше), тем не менее роль этого явления при смазке механизмов также весьма существенна. Расклинивающее давление, препятствуя контакту деталей механизмов при длительной остановке, облегчает пуск машин и уменьшает происходящий в этот момент износ. Это явление, по-видимому, играет значительную роль и в исследованном П. А. Ребиндером эффекте облегчения разрушения твердых тел под влиянием смачивания жидкостями, содер-

Трение и износ твердых тел . . 190 Коэффициенты трения скольжения поверхностей с антикоррозийными покрытиями 198 Методы определения трибо-технических характеристик материалов ........ 222

КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ С АНТИКОРРОЗИЙНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

Силу F называют силой сухого трения, а коэффициент / — коэффициентом сухого трения. Происхождение этой силы приписывают взаимодействию тех микронеровностей, которые имеются на поверхностях скольжения. Наблюдения показывают, что при условиях взаимодействия, близких к сухому трению, коэффициент трения / мало зависит от относительной скорости скольжения поверхностей. Исключение составляет интервал чрезвычайно малых скоростей скольжения, близких к скорости трогания; при таких скоростях коэффициент трения возрастает, а при скорости трогания достигает максимальной величины (сила трения покоя) fo>f. Пренебрегая этой особенностью, характеристику силы сухого трения можно изобразить так, как показано на рис. 3.15, б. Как видим, она является нелинейной функцией скорости относительного движения элементов кинематической пары.

На рис. 1 показана экспериментальная зависимость уровня колебаний в диапазоне частот 1/3 октавы со среднегеометрической частотой 31,5 кГц. Очевидно, что интенсивность взаимодействия микронеровностей зависит от скорости относительного скольжения поверхностей контакта. Изменение геометрии режущего клина изменяет усадку стружки, а значит, и скорость ее скольжения по передней поверхности инструмента. Так, изменение переднего угла у с 10 до 2° (усадка стружки С меняется с 2,05 до 2,36) приводит к уменьшению уровня колебаний в диапазоне 1/3 октавы 31,5 кГц на 3,5 дБ. Причем с ростом износа усадка стружки увеличивается [6], что способствует уменьшению интенсивности колебаний, генерируемых на передней поверхности инструмента. Таким образом, контактные процессы на передней грани с ростом износа имеют различное влияние на интенсивность колебаний, что определяет большое рассеивание результатов эксперимента (рис. 1, а). Поэтому оценку состояния инструмента было предложено проводить также при высоте инструмента, который можно

Константиновский хорошо знал обо всем этом. Поэтому он и решил испытать пластмассу. «Пластмассовые венцы изготовлять просто и дешево,— думал он,— напряжения в зубьях волновых передач невелики, относительные скорости скольжения поверхностей зубьев ничтожны, пластмассовый редуктор должен хорошо работать». Но Константиновскому нужно было преодолеть существенную трудность. Поскольку теплопроводность пластмасс в среднем в 250 раз меньше, чем у стали, а прочность пластмасс резко падает с повышением температуры, шестерни начинали греться и разрушаться. Очевидно, надо было конструировать с учетом чувствительности пластмасс к нагреву. С одной стороны следовало уменьшить тепловыделение, с другой — улучшить теп-лоотвод. Константиновский вместе с несколькими другими изобретателями сумел это сделать, и перед волновыми редукторами из пластмассы сразу открылись практические возможности.